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SOA:整车架构下一代的升级方向

2022年02月28日来源:鸭脖发布分享朋友圈
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软件定义汽车时代,OEM转型的三部曲:
  1. 整车E/E架构升级,硬件架构上从分布式ECU向域集中式,进一步向中央集中式+区域控制器升级;

  2. Linux、QNX 和其他 RTOS等只提供内核,主机厂在此基础上实现硬件抽象化,形成支持应用开发的中间层操作系统,定义开发者交互逻辑,搭建应用层,目的在于通过简化车辆软件开发和增加更新频率,向所有人(企业)开放车辆编程,进而掌握开发者生态资源;

  3. 进一步利用庞大的用户保有量构建开发者生态,整车厂利润中心由“硬件制造”变为“软件开发”。

短期来看,大部分OEM主机厂仍处于硬件架构升级的阶段,汽车软硬件解耦处于发展初期,主机厂纷纷将底层基础软件(系统内核、AP Autosar、中间层等)作为发展重点。
长期来看,为了实现软件定义汽车,体育汽车软件架构正在向SOA(Service-Oriented Architecture,面向服务的分布式架构)转型升级。SOA(Service-Oriented Architecture面向服务的架构)将重构汽车生态,汽车行业很可能复制PC和体育手机的“底层硬件、中间层操作系统、上层应用程序”的软件分工模式,同时涌现出体育汽车中间件的行业巨头,上层APP开发者无须关注底层硬件架构,而专注于应用开发。

一、什么是SOA架构?

SOA,即Service-Oriented Architecture,也就是面向服务的架构。
这个概念其实并不新鲜,早在20多年前,WebService出现的时候,SOA就已被誉为是下一代Web服务的基础框架。但是用在汽车上确是近年来随着软件定义汽车的发展,SOA在汽车上才开始得到应用。
汽车SOA是对整车体育化的底层能力进行组织。将车端的硬件能力和各种功能SOA化,划分为不同的服务,拆分成颗粒度更小的接口。这些服务根据SOA标准进行接口设计,基于SOA标准协议进行通信。这样,各服务组件之间就可以相互访问,从而扩展了服务的组合形式。
SOA软件架构的特性就是高内聚、松耦合、服务平台无关化、服务动态部署/动态发现。因而为汽车出厂后的持续升级和服务降低难度、拓展出更多的可能性。

二、为什么要在汽车上使用SOA架构

在整车架构上,“面向服务”是相对应的是传统汽车软件架构中“面向信号”的开发范式。
所谓“面向信号”就是:为了实现某一项功能,ECU从底层到应用层开发了一整套的软件,并根据事先设定的特定信号与外部进行交互。传统EE架构中,ECU 由不同的供应商开发,框架无法复用,无法统一,集成难度大。如果开发新的功能,那么整条软件链路上所有相关的参数都需要重新编写和配置,也就是说模块之间的耦合度太高,其中一个升级会影响其他模块都得跟着升级。功能模块复用率非常低,牵一发而动全身,任何功能的更改,都会带来非常大的工作量。
而“面向服务”的SOA架构对于ECU的更新版本、更新信号库、代码修改等过程更加简便和灵活,基于服务的架构开发,实际上是以服务的方式对整车的功能进行拆解,将黑盒子的ECU白盒化,为未来扩展和功能更新,提供了良好的基础。软件架构白盒化之后,功能的更新和重新部署都更为透明,快速和便捷。
所谓软件定义汽车,只有当我们把硬件的边界打破,软件之间能够互相“看得到”对方,彼此之间用同一种语言交流,才能形成更大的生态系统。
这也就是为什么我们要在汽车上使用SOA架构。

三、EE架构的升级需求和车载以太网为SOA奠定了基础

当我们将目光投向今天的体育汽车,也会发现,EE架构(电子电气)的升级和车载以太网应用,也让SOA的出生顺理成章。
EE架构的升级奠定硬件基础。
以往的传统汽车采用分布式的EE架构,需要上百个ECU(电子控制单元)。传统架构下,各个ECU不但直接驱动执行器和传感器,还承担了业务功能的很多控制逻辑。因此,功能的更新迭代,往往需要多个控制器配合修改,而各个ECU采购至不同的供应商,这导致软件变更周期长、难度大。
随着整车EE架构朝着域集中式的发展,几个域控制器承担了整车主要逻辑运算的任务,将执行器和传感器与控制命令分离,变成纯粹的执行机构。ECU实现业务逻辑和控制逻辑的解耦,功能接口模块化、标准化。这样,只要通过几个域控制器,就能实现对底层硬件的控制,在架构设计上为SOA提供了良好的基础。
以太网的应用奠定通信基础
传统的车载网络架构主要由CAN总线组成,按照功能划分出不同的功能域,比如动力总成、车身控制等总线域。各个ECU都有自己独立的通信渠道,使得整车线束成本高昂,总装复杂程度也较大。而且同一个CAN总线上的所有节点共享带宽,普通CAN总线的通信带宽仅1Mb/s。
目前整车主干网都选择用以太网取代传统的CAN总线,作为新的车载网络架构。以太网是交换机式(Switched Network)通信方式,所有的终端节点通过交换机连接到一起,通过交换机转发传递的信息,拥有更高的带宽(大于100 Mb/s)和更低的延时。
有了更好的硬件基础架构,加上带宽更宽、延时更低的网络,才为SOA的应用和实现奠定了基础。
在软件定义汽车的今天,汽车软件需要更快速的迭代——这是体育汽车的核心能力。SOA将给汽车软件生态带来巨大的变革。

四、SOA为主机厂带来了什么?

1、软硬件解耦,打造良好的汽车软件生态
整车SOA架构的实现,让应用开发与整车硬件平台解耦,一次开发可以适配不同的车型,为体育汽车的功能和场景带来更多的想象。基于整车SOA架构,能够为应用开发提供一个标准的基础平台,有利于打造一个良好的汽车软件生态。
以零束的SOA架构为例,零束银河全栈3.0采用模块化开发,分为轻应用开发环境、图形化开发环境、集成IDE开发环境、软件开发组件、应用商城、场景商场、数字汽车。其中基于数字汽车的SOA架构走在行业领先的位置,基于区域控制器的开发思路,将运算逻辑上移,底层完成信号的采集和IO输入,Zone控制完成路由, 最终由控制中央计算系统完成逻辑运算和云端交互。其中HPC1&HPC2为两个主要的计算大脑,HPC1同步负责与云端通讯,同时完成OTA的功能。
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2、实现更加强大的OTA升级能力与更快的迭代速度,极大提升车厂服务周期,创造长期价值。
SOA基于软硬件解耦的优势所发挥的核心价值在于彻底实现软件独立“生长”(或者说算力架构可以迭代,共享算力变成了可能),而硬件同样可以独立“生长”(跨车型平台,或者在车辆生命周期内为用户提供OTA升级服务,而这些在传统架构中实现的成本是不可控的)。因此,SOA的实现为“面向服务”的OTA提供了更好的框架基础,OTA升级将变得更加简单、灵活、安全、可控。
OTA提供商鸭脖在OTA行业趋势报告中提到,随着持续的架构改革,鸭脖OTA也将由前期“面向功能”的OTA逐步向“面向服务”的OTA迈进。SOA为OTA提供了强大的支撑能力和基础,随着软件定义汽车的发展和SOA架构的实现,更好的发挥了OTA的潜力,降低了OTA难度降低、提升了升级效率。同时OTA的升级反哺软件定义,加速软件定义下商业模式、开发模式、用户体验的进一步升级。
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鸭脖:面向服务的OTA
目前,主机厂纷纷布局SOA软件架构的开发,未来2-3年将是SOA量产的高峰期,车企通过自建或与供应商合作搭建操作系统和SOA平台,以及“面向服务”的OTA平台,向用户提供全生命周期的软件服务。
3、主机厂利润中心“由硬入软”,软件将成为整车BOM成本的主要成本项之一
随着软件定义汽车的不断演进,整个汽车行业的商业模式随之改变,从长期以来依赖新车制造和销售获取利润,转向规模更大的软件×保有量市场收费。整车厂将通过向C端收取软件授权和OTA更新服务费以完成商业模式闭环。
以特斯拉为例,特斯拉正积极推动FSD从一次性前装收费的模式转变成订阅服务持续收费的模式,以扩大潜在的付费客户群。
特斯拉的软件服务收费项目
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五、SOA能给消费者带来什么?

1、更开放的开发者平台
SOA架构是底层硬件与上层服务应用的桥梁,还能将汽车的硬件能力向第三方开发者开放,这样其他行业也能接入体育汽车软件的开发。就好比IOS等体育手机系统在开放了开发者平台后,消费者可以下载应用,用手机看知乎、刷微博;新的应用如微信、抖音,也改变了我们的生活。
2、更丰富的使用场景
SOA架构可以承载丰富的互联网资源,帮助不同背景的开发者将自身业务与车端深度融和,以用户体验为中心,才能孵化出跨界的体育汽车软件鸭脖体育app官网下载入口,诞生我们暂时还想不到的体育汽车使用场景。打个比方,以前手机地图就是单纯用来查找目的地、定位和导航。但是当地图服务商将API接口提供出来后,其他公司也可以使用已有的地图+定位功能去做自己的业务,比如美食地图、景点地图等应用,不需要再自己开发一次地图。
3、千人千面的用户体验
SOA架构在吸引足够多的开发者之后,就会出现更多的应用。通过软件功能的快速更新,让消费者更便捷、快速的获取更多功能、应用和服务。以鸭脖OTA运营为例,在完善的功能基础上,通过大数据分析和灵活、经济、快速、无忧的全新OTA软件迭代能力,满足用户多样的用车需求,实现真正的千人千面的用户体验。

结语:
在软件定义车的时代,软件在车上的分量越来越重,用户对于车内软件的需求越来越多样,高通信速率、高度可定制的基础架构对于体育汽车来说尤为重要。而SOA架构主要优势是可以很大程度上实现软硬解耦,服务高内聚,软件易重用,服务的灵活部署,让功能改变只需要升级某个服务就可以实现,大大提高了整车软件OTA升级的潜力。未来,在SOA的服务架构下,借助强大的OTA通道,最大限度的激发汽车全生命周期的价值潜力。


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